A szénszálak különféle anyagokkal, például gyantákkal, műanyagokkal, kerámiával, üveggel és fémekkel kompozit anyagokat képezhetnek. A szénszálas kompozitokat nagy szilárdság, könnyű súly, jó merevség és jó fáradtságállóság jellemzi. Főleg súlycsökkentő szerkezeti anyagként- és ablációs hőelvezetésre használják.
Szénszál erősítésű gyanta mátrix kompozitok
A szénszál-erősítésű gyantamátrix kompozitok (CFRP) alacsony sűrűséggel és nagyobb fajlagos szilárdsággal és fajlagos modulussal rendelkeznek, mint az üvegszálaké. Fajlagos szilárdságuk 5-6-szorosa a nagyszilárdságú acélnak és titánötvözetnek, kétszerese az üvegszálnak, fajlagos modulusuk pedig 3-4-szerese ezeknek az anyagoknak. Ezért a CFRP-t fő szerkezeti anyagként használják a repülőgépiparban. Például a Space Shuttle rakományajtói, csűrői, függőleges farok, fő futómű ajtajai és belső nyomástartó edényei mind CFRP-t használnak, ami akár 2 tonnával is csökkenti a Space Shuttle súlyát.
Szén/szén kompozitok
A szén/szén kompozitok (C/C) szén{0}}alapú, szénszálakkal és azok termékeivel (karbonfilc, szénszövet stb.) megerősített kompozit anyagok. A szénszál (C/C) egyetlen elemből áll, -szén-, és a szén- és grafitanyagokra jellemző előnyökkel rendelkezik, mint például az alacsony sűrűség és a kiváló termikus tulajdonságok, beleértve az ablációs ellenállást, a hősokkállóságot, a nagy hővezető képességet és az alacsony hőtágulási együtthatót. A kompozit anyagok nagy szilárdságát és nagy modulusát is mutatja. A C/C másik fontos tulajdonsága a kiváló tribológiai tulajdonságai. A C/C jó biokompatibilitással is rendelkezik az emberi szervezettel.
Szénszál erősítésű fémmátrix kompozitok
A szénszál-erősítésű fémmátrix kompozitok (CFRM-ek) számos kiváló tulajdonsággal rendelkeznek, beleértve a nagy fajlagos szilárdságot, a nagy fajlagos modulust, a magas hőmérsékleti ellenállást, az alacsony hőtágulási együtthatót, a magas hővezető képességet és a hődeformációval szembeni erős ellenállást. A szénszállal erősített alumínium nemcsak nagyobb szilárdságú, mint az alumíniumötvözeteké, hanem lényegesen magasabb üzemi hőmérsékletet is kínál, megőrzi szakítószilárdságának körülbelül 90%-át még 500 K körüli hőmérsékleten is. A szál-erősítésű alumínium kiváló kifáradási szilárdságot mutat, kifáradási szilárdságának 63–84%-át még 10 kifáradási ciklus után is megtartja.
Szénszál erősítésű kerámia mátrix kompozitok
A kerámiák végzetes gyengesége a ridegségük. A kerámiák szénszálas megerősítése hatékonyan javítja a szívósságot, megváltoztatja a törés morfológiáját és növeli a szívósságot. A szálak megakadályozzák a repedés gyors terjedését is. A szálerősítésű-kerámia mátrixú kompozitok nagyobb szilárdságot, jobb mechanikai és hősokk-tulajdonságokat, valamint jelentősen megnövelt törésállóságot mutatnak. A hagyományos kerámiákhoz képest hajlítószilárdságuk megközelítőleg ötszörösére, törési szívósságuk pedig százszorosára nő.
Szénszál erősítésű gumikompozitok
Ugyanezen hajlítási feltételek mellett a szénszál erősítésű gumikompozitok lényegesen hosszabb élettartamot mutatnak a közönséges gumihoz képest. A gumi hővezető képessége két nagyságrenddel kisebb, mint a szénszálé. Amikor a gumit szálakkal erősítik meg, a szénszálak hőátadó hálózatot alkotnak a kompoziton belül, lehetővé téve a súrlódási hő elvezetését, és ezáltal javítva a termikus tulajdonságokat, különösen a hőfáradás ellenállását.
